圖書信息
電催化納米材料
| 作者：孫世剛 主編 | |||
| 叢書名：納米材料前沿 | |||
| 出版日期：2018年6月 | 書號：978-7-122-30579-4 | ||
| 開本：B5 710×1000 1/16 | 裝幀：精 | 版次：1版1次 | 頁數：567頁 |
內容簡介
本書依據作者研究團隊以及國內外電催化納米材料的最新研究進展，系統介紹了鉑基和非鉑基氧還原催化劑納米材料、碳基非貴金屬氧還原催化劑納米材料、質子交換膜氫氧燃料電池陽極催化劑納米材料、直接醇類燃料電池陽極電催化納米材料、鋰-空氣電池碳基催化劑納米材料、鋰-空氣電池正極催化劑納米材料、環境污染物電催化處理納米材料、光電解水電催化納米材料、生物燃料電池電催化納米材料、微生物製備納米材料的電子傳遞機制及其套用、有機分子合成電催化納米材料、CO2還原電催化納米材料、水電催化納米材料。
本書可供從事電化學、電催化、催化化學、表面科學、材料科學等領域的研究人員及高等院校相關專業學生參考使用。
目錄
第1章鉑基和非鉑基氧還原催化劑納米材料001
魏子棟（重慶大學化學化工學院）
1.1 概述 002
1.2 氧還原催化機理 003
1.3 鉑基催化劑 008
1.3.1 晶面調控 010
1.3.2 構建雙金屬或多金屬體系 012
1.3.3 表面修飾 021
1.3.4 載體增強 025
1.4 非鉑基催化劑 031
1.4.1 Pd基催化劑 031
1.4.2 非貴金屬催化劑 034
1.4.3 非金屬催化劑 038
1.5 總結與展望 046
參考文獻 046
第2章碳基非貴金屬氧還原催化劑納米材料065
楊曉冬，周志有，陳馳，王宇成，孫世剛
（廈門大學能源材料化學協同創新中心，廈門大學固體表面物理化學國家重點實驗室，廈門大學化學化工學院）
2.1 概述 066
2.2 碳基非貴金屬氧還原催化劑的發展歷程 067
2.3 碳基非貴金屬催化劑的製備技術 068
2.3.1 高溫熱解法 068
2.3.2 高溫熱解催化劑的結構設計 072
2.3.3 非熱解法 078
2.4 碳基非貴金屬催化劑的活性位結構研究 080
2.4.1 碳缺陷活性位 080
2.4.2 氮摻雜碳活性位 081
2.4.3 Fe/N/C活性位 083
2.5 碳基非貴金屬催化劑在燃料電池中的套用 089
2.5.1 在質子交換膜燃料電池中的套用 090
2.5.2 在陰離子交換膜燃料電池中的套用 092
2.5.3 在甲醇燃料電池中的套用 093
2.5.4 碳基非貴金屬催化劑的傳質 094
2.6 總結與展望 095
參考文獻 096
第3章質子交換膜氫氧燃料電池陽極催化劑納米材料103
周小春，楊輝（中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所，中國科學院上海高等研究院）
3.1 概述 104
3.2 基本原理和表征方法 105
3.2.1 氫的電氧化原理 105
3.2.2 陽極納米催化劑的表征方法 106
3.3 陽極納米催化劑的主要研究進展 110
3.3.1 自增濕催化劑 110
3.3.2 超低載量方法 115
3.3.3 非鉑催化劑 120
3.4 總結與展望 124
參考文獻 124
第4章直接醇類燃料電池陽極電催化納米材料131
廖世軍（華南理工大學化學與化工學院）
4.1 概述 132
4.2 直接醇類燃料電池陽極反應及其一般機理 133
4.3 直接甲醇燃料電池陽極催化劑納米材料 135
4.3.1 PtRu二元合金納米粒子催化劑 135
4.3.2 PtRu/氧化物催化劑 138
4.3.3 PtRuX三元催化劑 139
4.4 直接乙醇燃料電池陽極催化劑納米材料 141
4.4.1 單組分貴金屬催化劑 141
4.4.2 雙組分貴金屬催化劑 142
4.4.3 三組分金屬催化劑 145
4.4.4 非貴金屬催化劑體系 146
4.5 其他醇類燃料電池陽極催化劑納米材料 147
4.6 總結與展望 149
參考文獻 150
第5章鋰-空氣電池碳基催化劑納米材料157
張新波（中國科學院長春套用化學研究所）
5.1 概述 158
5.1.1 鋰-空氣電池發展背景 158
5.1.2 鋰-空氣電池的工作原理和分類 159
5.1.3 鋰-空氣電池的基本組成及關鍵材料 161
5.2 碳電催化納米材料 162
5.2.1 分類及電化學性能 163
5.2.2 在鋰-空氣電池中的反應機理 169
5.3 碳載金屬/金屬氧化物複合電催化納米材料 170
5.3.1 製備方法 171
5.3.2 在鋰-空氣電池中的催化機理及電化學性能 177
5.3.3 選擇、設計與開發 181
5.4 雜原子摻雜碳基電催化納米材料 183
5.4.1 雜原子摻雜碳基電催化納米材料的製備 183
5.4.2 催化機理及電化學性能 184
5.5 總結與展望 188
參考文獻 188
第6章鋰-空氣電池正極催化劑納米材料193
何平，周豪慎（南京大學現代工程與套用科學學院）
6.1 概述 194
6.1.1 研究背景和基本原理 194
6.1.2 有機體系 195
6.1.3 組合電解液 199
6.1.4 全固態電解質 202
6.1.5 小結 203
6.2 碳基納米催化材料 205
6.2.1 多孔碳 205
6.2.2 碳納米線/管 207
6.2.3 石墨烯 209
6.2.4 三維結構碳基材料 211
6.2.5 碳基摻雜材料 213
6.3 貴金屬 215
6.3.1 金、鉑、鈀 215
6.3.2 釕與氧化釕 217
6.3.3 貴金屬基複合材料 219
6.4 納米結構過渡金屬氧化物 220
6.4.1 錳氧化物 221
6.4.2 鈷氧化物 222
6.4.3 鎳氧化物 224
6.4.4 複合氧化物 225
6.5 可溶性催化劑 226
6.5.1 多環類氧化還原電對 227
6.5.2 碘化物 228
6.5.3 水 229
6.6 總結與展望 230
參考文獻 230
第7章環境污染物電催化處理納米材料237
周明華（南開大學環境科學與工程學院）
7.1 概述 238
7.1.1 環境電化學的發展 238
7.1.2 環境電催化 239
7.1.3 環境電催化納米材料 240
7.2 陽極氧化 241
7.2.1 概述 241
7.2.2 過程影響因素和特徵參數 244
7.2.3 金屬陽極及其環境套用 247
7.2.4 金屬氧化物陽極及其環境套用 248
7.2.5 碳材料陽極及其環境套用 253
7.3 陰極電化學還原 256
7.3.1 概述 256
7.3.2 電芬頓 258
7.4 總結與展望 268
參考文獻 269
第8章光電解水電催化納米材料275
申燕，王鳴魁（武漢光電國家研究中心，華中科技大學光學與電子信息學院）
8.1 概述 276
8.1.1 光電解水的原理 278
8.1.2 光電化學池 279
8.1.3 光電解水效率 280
8.1.4 太陽能-化學能轉換效率 281
8.2 半導體光電化學 282
8.2.1 半導體/液體接觸物理 282
8.2.2 光電解水體系界面能級最佳化 283
8.2.3 光照條件下半導體/液體界面體動力學 284
8.3 光陰極析氫過程 285
8.3.1 光電解水析氫反應機理 286
8.3.2 光陰極材料 287
8.4 光陽極材料 291
8.4.1 過渡金屬氧化物光陽極材料 291
8.4.2 染料敏化半導體光陽極材料 296
8.4.3 影響光陽極性能的因素 301
8.5 電催化劑對光電極的影響 302
8.5.1 析氫催化劑材料 303
8.5.2 析氧催化劑材料 303
8.5.3 催化劑微納結構對光電極效率的影響 304
8.6 總結與展望 305
參考文獻 306
第9章生物燃料電池電催化納米材料317
朱俊傑（南京大學化學化工學院）
9.1 概述 318
9.1.1 酶生物燃料電池 319
9.1.2 微生物燃料電池 320
9.2 酶生物燃料電池電催化納米材料 322
9.2.1 碳材料 322
9.2.2 金屬納米粒子 329
9.2.3 納米結構導電聚合物 331
9.2.4 複合材料 332
9.3 微生物燃料電池電催化納米材料 339
9.3.1 MFC陽極電催化納米材料 339
9.3.2 MFC陰極電催化納米材料 345
9.4 總結與展望 349
參考文獻 351
第10章微生物製備納米材料的電子傳遞機制及其套用361
趙峰，吳雪娥，姜艷霞（中國科學院城市環境研究所，廈門大學化學化工學院）
10.1 概述 362
10.2 胞外電子傳遞 363
10.2.1 直接胞外電子傳遞 363
10.2.2 間接胞外電子傳遞 365
10.3 微生物製備的納米材料 366
10.3.1 納米材料與電子 366
10.3.2 納米材料與螢光 370
10.3.3 納米材料與磁性 373
10.4 微生物電化學的分析方法 374
10.4.1 循環伏安和微分脈衝 375
10.4.2 計時電流 376
10.4.3 微生物電化學原位紅外光譜 377
10.4.4 掃描探針顯微技術 378
10.5 總結與展望 379
參考文獻 380
第11章有機分子合成電催化納米材料385
王歡，陸嘉星（華東師範大學化學與分子工程學院，上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室）
11.1 概述 386
11.2 金屬納米材料 388
11.2.1 單金屬納米材料在電催化合成中的套用 388
11.2.2 雙金屬納米材料在電催化合成中的套用 399
11.3 碳基納米材料 406
11.3.1 硼摻雜金剛石電極在有機電合成中的套用 406
11.3.2 功能化碳電極在有機電合成中的套用 409
11.4 聚合物納米材料 411
11.4.1 聚合物膜在電催化合成中的套用 411
11.4.2 負載金屬（金屬氧化物）/聚合物膜在電催化合成中的套用 414
11.4.3 金屬有機配合物膜在電催化合成中的套用 415
11.5 其他新型複合納米材料 417
11.5.1 生物鹼@Ag納米材料在不對稱電催化還原中的套用 417
11.5.2 [Co]@Ag納米材料在不對稱電催化羧化C—X中的套用 420
11.5.3 負載Ag分子篩納米材料在電催化還原中的套用 422
11.6 總結與展望 424
參考文獻 425
第12章CO2還原電催化納米材料433
賈法龍（華中師範大學化學學院）
12.1 概述 434
12.2 電催化還原CO2的原理 436
12.2.1 水溶液體系中CO2電催化還原 436
12.2.2 非水溶液體系中CO2電催化還原 439
12.2.3 CO2電催化還原的主要影響因素 440
12.3 電催化還原CO2研究方法 441
12.3.1 儀器裝置和產物分析 441
12.3.2 反應機理研究 442
12.4 催化CO2電化學還原的納米材料 444
12.4.1 銅族納米材料 444
12.4.2 鉑族納米材料 459
12.4.3 其他過渡金屬納米材料 463
12.4.4 p區部分金屬納米材料 470
12.4.5 金屬氧化物及碳材料 472
12.5 總結與展望 477
參考文獻 478
第13章水電催化納米材料483
胡吉明，伍廉奎（浙江大學化學系）
13.1 概述 484
13.2 析氫電催化納米材料 484
13.2.1 析氫反應及其基本反應歷程 485
13.2.2 貴金屬析氫反應電催化納米材料 491
13.2.3 其他析氫反應電催化納米材料 494
13.3 析氧電催化納米材料 503
13.3.1 析氧反應的基本特徵 504
13.3.2 析氧反應電催化活性理論 505
13.3.3 析氧反應的電催化機制 511
13.3.4 鈦基氧化物塗層電極 514
13.3.5 其他電催化析氧納米材料 524
13.4 析氯電催化納米材料 528
13.4.1 析氯反應及其基本特徵 529
13.4.2 Ti基RuO2納米塗層電極 534
13.4.3 其他析氯反應電催化納米材料 539
參考文獻 541
索引 558
